notes

C++

Table Of Content

• Указатели
• Массивы
• Использование указателей

Указатели

1. Указатель - это переменная, хранящая адрес некоторой ячейки памяти
2. Указатели являются типизированными

    int i = 3; // переменная типа int
    int *p = 0; // указатель на переменную типа int
   

3. Нулевому указателю (которому присовено значение 0) не соостветствует никакая ячейка памяти
4. & - оператор взятия адреса переменной
5. * - оператор разыменования (получает значение по адресу)

    p = &i; \\ указатель р указывает на переменную i
    *p = 10; \\ изменяется ячейка по адресу p, т.е. i
   

Массивы

1. Массив - набор однотипных элементов, расположенных в памяти друг за другом, доступ к которым осуществляется по индексу
2. С++ позволяет определять массивы на стеке

    // array 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0
    int m[10] = { 1, 2, 3, 4, 5};
   

3. Переменная массива хранит указатель на первый элемент этого массива.
4. Получение значения по индексу работает следующим образом

    m[i] => *(m + i)
   

5. Арифметика указателей

    int m[10] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = &m[0]; // адрес начала массива
    int *q = &m[9]; // адрес последнего элемента массива
   

   • (p + k) - сдвиг на k ячеек типа int вправо
   • (p - k) - сдвиг на k ячеек типа int влево
   • (q - p) - количество ячеек между указателями
   • p[k] - эквивалентно *(p + k)
6. Заполнениие массива по указателю

    int m[10] = {};
    for (int *p = m; p < m+9; ++p)
    {
        *p = (p - m) + 1;
    }
    // массив заполнен числами от 1 до 10
   

7. Передача массива в функцию

    int max_element (int *m, int size) {
        int max = *m;
        for (int i = 1; i < size; ++i) {
            if (m[i] > max) {
                max = m[i];
            }
        }
        return max
    }
   

Использование указателей

1. Для передачи массива в фунцию - передаём указатель на начало и указатель на следующий за последним элемен (тем самым избегая лишней операции - ` m[i] => *(m + i)`)

    bool contains(int *p, int *q, int value) {
        for (;, p!=q, ++p) {
            if (*p == value) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
   

2. Возврат указателя из функции

    int * max_element (int *p, int *q) {
        int* pmax = p;
        for(; p != q; ++p) {
            if (*p > *pmax) {
                pmax = p;
            }
        }
   
        return pmax;
    }
   

3. Возврат значения через укзатель

    bool max_element (int *p, int *q, int *res) {
        if (p == q) {
            return false;
        }
   
        *res = *p;
        for(; p!=q; ++p) {
            if (*p > *res) {
                *res = *p;
            }
        }
        return true;
    }
   

Ссылки

1. Недостатки указателей
   • Использование указателей синтатически загрязняет код и усложняет его понимание (Приходится использовать операторы * и &).
   • Указатели могут быть неинициализированными (некорректный код).
   • Указатель может быть нулевым (корректный код), а значит указатель нужно проверять на равенство нулю.
   • Арифметика указателей может сделать из корректного указателя некорректный (легко промахнуться)
2. Ссылки
   • Для того, чтобы исправить некоторые недостатки указателей, в С++ введены ссылки
   • Ссылки являются “красивой обёрткой” над указателями

       void swap (int & a, int & b) {
           int t = b;
           b = a;
           a = t;
       }
     

   • Простыми словами ссылка это псевдоним переменной
3. Различия ссылок и указателей
   • Ссылка не может быть неиницилазированной

       int *p; // ok
       int &l; // error
     

   • У ссылки нет нулевого значения

       int *p = 0; // ok
       int &l = 0; // error
     

   • Ссылку нельзя переинициализировать

       int a = 10;
       int b = 20;
       int *p = &a; // р указывает на а
       p = &b; // p указывает на b
       int &l = a; // l ссылается на а
       l = b; // a присваивается значение b
     

   • Нельзя создавать массивы ссылок
   • У ссылок нет арифметики
4. Следует следить за временем жизни переменных (чтобы время жизни указателей и ссылок всегда соответствовало времени жизни тех данных, на которые они указывают):

    int * foo() {
        int a = 10;
        return &a;
    }
   
    int & bar() {
        int b = 20;
        return b;
    }
   
    int *p = foo(); // runtime error
    int &l = bar(); // runtime error
   

5. С помощью ссылки сделать параметром функции массив заданной длинны

    void foo(int (&a)[3]) { /* ... */ }
   

6. Ссылки можно использовать не только для передачи изменяемых параметров в функции, но и для передачи больших параметров копировать которые дорого. Если при этом параметр не должен изменяться можно объявить его с ключевым словом const.

    int foo(string const &s) { /* нельзя менять значение s */ }